弹射座椅气动参数的数值计算

流场分析在弹射座椅研制中的应用摘要:本文利用Fluent软件对弹射座椅火箭发动机内流场和喷管羽流rocket efflux,以及座椅弹射二维空间流场进行了数值模拟,并对在座椅研制过程中开展整个座椅弹射空间流场分析的重要性进行了论述。

对于座椅弹射火箭内弹道和结构设计,以及双座弹射过程中喷管羽流的危害评估都具有一定的指导作用,对加强弹射座椅的安全防护和结构改进也有一定的借鉴作用。

关键词:弹射座椅弹射火箭流场分析流场分析就是对所研究的流动区域进行数值分析,从而确定所研究区域内相关流动参数的基本规律。

随着计算机技术的高度发展和应用,数值计算方法得到了迅猛发展,数值分析方法已成为一种非常重要的研究手段。

而计算机技术和数值分析方法与流体力学技术的高度结合,就形成了利用计算机和数值分析方法来求解满足定解条件的流体动力学方程,以获得流动规律和解决流动问题的专门学问,即计算流体动力学(简称CFD)。

随着计算机技术的迅猛发展,计算流体力学在航空、航天、气象、海洋、输油、建筑和汽车设计等领域得到了广泛的应用,并发挥了巨大的作用。

在产品研制过程中开展流场分析,对流动过程进行数值分析和模拟,不仅可以为产品设计人员提供设计依据和指导,对产品故障和事故进行失效模式分析,而且还可以对产品试验进行动态模拟和仿真,从而节约大量的试验费用。

正因为流场分析的这些重要作用,一些与流动相关的民用行业,如空调、污水处理以及环保等也相继投入大量的人力和物力来开展此项工作。

作为飞行员应急逃生的工具,弹射座椅不仅有作为动力装置的火箭发动机,而且座椅与人在弹射过程中与空气发生剧烈的相互作用,因而在座椅研制过程中,对火箭发动机内、外流场以及座椅弹射过程中的空间流场都应该进行细致、全面的分析。

1 流场分析的内容和手段简单说来,流场分析主要包括三个方面的内容:建模,求解和后处理。

建模主要包括绘制物理模型,进行网格划分和设定边界条件等,物理模型的绘制可以使用一些常用的二维或三维设计软件,如CAD、Solidworks或UG、PROE等。

座椅靠背发泡材料参数包括密度、硬度、回弹率等。

1. 密度：一般以千克/立方米（Kg/m³）表示，需要根据使用环境来选择。

高密度、高回弹的材料更适合需要支撑力和回弹性的场景。

2. 硬度：用一定的压力在一定的时间内压缩泡棉，最终测得的压缩高度，一般用N/㎡表示。

硬度与密度密切相关，一般来说相同密度下，硬度越高，泡棉就越硬。

3. 回弹率：用相同的力量压缩泡棉一定的时间（比如25%压缩2小时），然后松开力量，测量泡棉回弹后的高度，回弹率的计算公式为（回弹高度/压缩高度）x100%。

座椅泡棉的回弹率需根据使用环境来选择，高回弹率的泡棉会更适合于需要更好的支撑力和回弹性的场景。

这些参数会因具体产品和用途而异，如果您想了解更多信息，建议咨询相关技术人员。

第29卷第1期2005年2月南京理工大学学报Journa l of Nan ji n g Un i versity of Sc i ence and Technology Vol .29No .1Feb .2005　收稿日期:2004-05-073基金项目:南京航空航天大学青年基金(s0114-014)33作者简介:余莉(1969-),女,江西九江人,讲师,博士生,主要研究方向:人机环境工程与安全救生,E 2mail:yuli_happy@ 。

弹射座椅性能分析软件研制3余　莉33,明　晓,张治华(南京航空航天大学航空宇航学院,江苏南京210016)摘　要:针对目前弹射救生研究领域存在的研究周期长、费用高等问题,利用Java 2技术及最新VC++编程环境,开发了一个弹射座椅性能分析的软件系统,提高了弹射座椅性能分析的精度和速度。

该软件主要包括面向对象的界面设计,数据库建立,性能分析和图形显示4部分内容。

最后以HTY4型座椅为例,模拟了其在某型飞机上的弹射情况,与试验结果吻合较好,说明该软件系统具有很好的应用前景,能为弹射座椅的设计、制造厂家及应用单位提供服务。

关键词:弹射座椅;性能分析;软件设计;数据库中图分类号:V 244.2,TP 319 文献标识码:A 文章编号:1005-9830(2005)01-0013-04Develop ment of Perfor mance Analysis Software forEjecti on Seat Syste mY U L i,M I N G Xiao,ZHANG Zhi 2hua(College of Aer os pace Engineering,Nanjing University of Aer onautics and A str onautics,Nanjing 210016,China )Abstract:Ejecti on 2seat syste m p lays a very i m portant r ole in lifesaving f or a fighter p lane .So a good and reliable ejecti on seat technol ogy should be well devel oped .Based on the existing p r oble m s such as high cost,ti m e 2consu m ing in the research of ejecti on seat syste m s,a perf or mance analysis syste m using s oft 2ware Java 2and V isual C ++was devel oped .It includes object 2oriented interface design,database es 2tablish ment,ejecti on perf or mance analysis and the graphic dis p lay .I n virtue of this s oft w are,the calcu 2lati on s peed and accuracy for ejecti on perf or mance analysis is greatly increased .An ejecti on p r ocess of HTY4syste m using this s oft w are syste m was si m ulated .The calculati on result fits the experi m ental re 2sults .This achieve ment is hel pful t o design and t o manufacture the ejecti on seat syste m.Key words:ejecti on seat;perf or mance analysis;s oft w are design;databases 弹射救生技术是现代飞机保证飞行员正常工作和作战效能,并在飞机出事的情况下,拯救飞行员生命的一项不可缺少的关键技术。

火箭弹射座椅运动稳定性能数值仿真研究作者：吴亮吴铭来源：《科技资讯》 2015年第10期吴亮吴铭（航宇救生装备有限公司应用技术部湖北襄阳 441003）摘要：稳定性是火箭弹射座椅的一项重要性能指标，对座椅进行稳定性分析是座椅研制过程中的重要工作。

该文以火箭弹射座椅为研究对象，采用六自由度性能仿真方法对火箭弹射座椅的运动性能进行研究，以三向角速度为指标对座椅稳定性进行评估分析，客观分析了弹射座椅的稳定性能。

关键词：火箭弹射座椅稳定性数值仿真研究中图分类号：V445文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）04（a）-0004-02弹射座椅的稳定性对飞机弹射救生安全具有十分重要的意义，弹射座椅的稳定性，是其能否达到安全救生的重要因素。

由于弹射座椅的外形不规则，呈钝头形，人-椅系统在与飞机分离后，受气动力的作用，人-椅系统运动将更不稳定。

人椅系统的不稳定运动将引起一系列的严重后果，轨迹降低，局部过载增大，旋转直接损伤人体以及人椅分离时救生伞发生缠绕等。

因此，不稳定的弹射座椅不能保证安全救生。

该文通过建立弹射座椅六自由度仿真软件，对火箭弹射座椅的运动稳定性能进行数值仿真研究，以三向角速度为指标对火箭弹射座椅稳定性能进行评估分析。

1 数学模型对弹射座椅运动稳定性能进行数值仿真研究，必须首先建立弹射座椅在自由飞阶段（人-椅系统脱离飞机座舱的弹射导轨开始至人椅分离系统工作、射出救生伞为止）的六自由度数学模型。

在自由飞阶段，弹射座椅运动主要受到火箭包推力、气动力、重力的影响，该文通过结合座椅基本参数、弹道运动理论基础，建立了座椅动力学、运动学方程，编制了弹射座椅运动稳定性能数值仿真软件，对弹射座椅进行运动稳定性能数值仿真研究。

1.1 动力学方程1.2 运动学方程2 数值仿真根据座椅实际及仿真分析需要，该次仿真工况为不同百分位数飞行员与座椅组合的人-椅系统在飞机平飞时（横滚角、俯仰角、偏航角均为0）在不同速度下自由飞过程中的人-椅系统的三向角速度。

密闭式弹射座椅稳定减速技术研究作者：罗经纬冯光辉张大林陈维健来源：《航空科学技术》2018年第12期摘要：建立了适用于临近空间条件下的密闭式弹射座椅模型，采用计算流体力学（CFD）方法研究了座椅的外流场。

根据外流场研究结果设计了两种可能的稳定减速方案，通过比较气动特性，选取了较优的稳定减速方案。

最后，通过性能计算方法研究了座椅出舱后的运动情况，对稳定减速方案的参数进行了优化。

关键词：密闭式弹射座椅;临近空间，稳定减速技术;CFD仿真中图分类号：V244.21+2 文献标识码：A临近空间涵盖距离地面20～100km的空域[1]，介于传统的航空与航天活动范围的中间。

处于该区域的飞行器向上可攻击在轨飞行的卫星，下可攻击地面目标和传统的航空器，常规导弹武器却难以对高超声速巡航的临近空间飞行器构成威胁。

临近空间飞行器正成为各国争相研究的热点，而临近空间飞行器同样面临乘员救生问题。

目前敞开式弹射座椅的救生包线为高度0～30km，马赫数不大于3，仍无法解决30km以上的救生问题[2]。

考虑到临近空间的大马赫数下的气动热效应，密闭式弹射座椅是临近空间条件下救生问题的可能解决方案之一。

稳定减速是救生系统要解决的基本问题：（1）受救生伞性能限制，救生伞必须在一定的速度范围内才能开伞，因此，救生装置出舱后，必须经历一个减速过程，以减速至允许开伞的速度范围内。

（2）受人体生理耐限限制，在开伞前的运动过程中，人-椅系统的角度和角速度必须保持在一定范围内，以免超出人体生理耐限，对人体造成损伤。

（3）救生伞射出瞬间，人-椅系统必须保持良好的姿态，以免人、椅、伞三者发生干扰，影响救生。

弹射座椅的稳定性主要是指稳定减速的过程中，弹射座椅的姿态角和角速度保持在可接受的范围内。

减速性能指的是弹射座椅从弹射出舱减速至开伞速度的时间。

减速性能主要取决于弹射座椅的阻力特征。

目前，临近空间飞行器和相关的救生技术在国内尚处于理论研究阶段。

采用仿真建模与分析的方法，对密闭式弹射座椅的稳定减速方案开展研究，分析密闭式弹射座椅的外流场分布情况和出舱后的运动特点，可对未来的工程设计提供参考。

gjb 257-2002
GJB 257-2002，即《飞机弹射座椅通用规范》，是我国军用飞机弹射座椅的国家标准。

该标准规定了飞机弹射座椅的术语和定义、分类、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等方面的内容，是飞机弹射座椅设计和生产的重要依据。

该标准的目的在于提高飞机弹射座椅的安全性、可靠性和舒适性，保障飞行员的生命安全。

在分类方面，GJB 257-2002按照飞机弹射座椅的不同类型和应用场景进行了详细的划分，包括但不限于单人座椅、双人座椅、战斗机座椅、轰炸机座椅等。

在要求方面，GJB 257-2002对飞机弹射座椅的材料、结构、性能等方面提出了具体的要求。

例如，座椅的材料必须符合国家军用标准，结构必须牢固可靠，性能必须稳定可靠等。

在试验方法方面，GJB 257-2002规定了飞机弹射座椅的各项性能试验方法，包括强度试验、振动试验、温度试验等。

这些试验方法能够全面检测飞机弹射座椅的性能和质量，确保其符合国家军用标准。

在检验规则方面，GJB 257-2002规定了飞机弹射座椅的检验规则和检验周期，以确保生产出的座椅符合要求。

检验规则包括型式检验和出厂检验，检验周期根据不同类型和用途的座椅而定。

总的来说，GJB 257-2002是我国军用飞机弹射座椅设计和生产的重要标准，对于
提高我国军用飞机弹射座椅的安全性、可靠性和舒适性具有重要意义。

带稳定板装置弹射座椅偏航稳定性能研究刘富;童明波;宋杰;谭率【摘要】针对国内弹射救生领域现状,设计了一种适合于国内某型座椅的弹射救生系统稳定板.运用计算流体力学(CFD)数值计算方法,对改装稳定板前后的人椅系统进行了高速流场下的静态和动态特性分析,并与风洞试验结果进行对比,两者吻合较好.改装稳定板前后的数值计算对比表明:在不对俯仰和滚转性能产生不利影响的情况下,稳定板的改装对人椅系统的偏航性能有比较明显的改善.六自由度动态计算比较真实地模拟了弹射出舱的过程,也进一步验证了稳定板对改善偏航稳定性能所起到的作用.数值计算完全可以应用于弹射座椅的气动研究,同时稳定板的设计对工程上的应用具有一定的参考价值.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2010(028)002【总页数】6页(P203-208)【关键词】弹射座椅;稳定板;CFD;嵌套网格;偏航稳定性【作者】刘富;童明波;宋杰;谭率【作者单位】南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室,南京,210016;南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室,南京,210016;上海飞机设计研究院,上海,200232;航宇救生装备公司,湖北,襄樊,441003【正文语种】中文【中图分类】V244.210 引言弹射座椅作为飞机上重要的救生装置,其高速弹射阶段的人椅系统姿态(俯仰、偏航、滚转)稳定性是衡量该座椅性能好坏的重要指标之一。

当今弹射系统的稳定装置大致分为硬式稳定装置(稳定杆和稳定板)、软式稳定装置(稳定伞和达特系统)和姿态控制动力装置三种形式。

现役的我国自主研制的第三代弹射座椅主要有两种稳定方式:以TY6座椅为代表的稳定伞方式和以TY5座椅为代表的出舱稳定装置加稳定伞的组合稳定方式。

通过对二级动力偏心距的调整以及安装出舱稳定装置,较好地解决了座椅的俯仰稳定性。

但目前我国现役的第三代弹射座椅的偏航稳定性一直未能获得很好的解决[1]。

弹射座椅减速性能的数值仿真计算
郁嘉;林贵平;吴铭
【期刊名称】《航空学报》
【年(卷),期】2006(027)006
【摘要】减速性能是火箭弹射座椅的一个重要性能指标,而且一直不能得到很好的评估预测,只能根据地面弹射试验和经验粗略估计座椅的减速性能.采用数值仿真的方法,在获得弹射座椅的气动参数的基础上求解空间六自由度方程,得到了各气动参数以及座椅的减速性能.方法基于计算流体力学以及matlab的simulink仿真工具箱.最后数值仿真的结果与地面弹射试验的数据进行比较,其平均误差小于5%,说明数值计算的结果是比较准确的.数值仿真的方法在弹射座椅研究中的应用是完全可行的,有广泛的应用前景.
【总页数】6页(P1033-1038)
【作者】郁嘉;林贵平;吴铭
【作者单位】北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100083;北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100083;航宇救生装备有限公司,湖北,襄樊,441000【正文语种】中文
【中图分类】V2
【相关文献】
1.某型飞机弹射座椅穿盖弹射试验与数值模拟 [J], 王一丁;童明波;闫家益;潘雄
2.弹射座椅系统外高速流场的数值模拟 [J], 张大林;魏涛;姜南
3.弹射座椅气动参数的数值计算 [J], 郁嘉;林贵平
4.火箭弹射座椅运动稳定性能数值仿真研究 [J], 吴亮;吴铭
5.密闭式弹射座椅稳定减速技术研究 [J], Luo Jingwei;Feng Guanghui;Zhang Dalin;Chen Weijian
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弹射救生系统大迎角大侧滑角气动特性工程计算方法研究陈德华;刘大伟;黄勇;吴文华
【期刊名称】《空气动力学学报》
【年(卷),期】2013(031)003
【摘要】对弹射救生系统的气动特性进行了分析,发展了一套快速获取其气动特性的工程计算方法,并对某战斗机弹射救生系统的大迎角大侧滑角气动力特性进行了计算.结果表明,工程计算结果与风洞试验数据一致性良好.
【总页数】4页(P273-276)
【作者】陈德华;刘大伟;黄勇;吴文华
【作者单位】中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室,四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所,四川绵阳 621000
【正文语种】中文
【中图分类】V211.3
【相关文献】
1.80°/65°双三角翼模型大迎角气动特性风洞实验研究 [J], 孙海生;姜裕标;刘志涛;史喆羽
2.弹射救生系统大迎角大侧滑角天平设计研究 [J], 陈德华;李晓华;彭云
3.高速风洞航空弹射座椅大攻角大侧滑角试验技术研究 [J], 陈德华
4.涵道螺旋桨式反扭矩系统气动特性工程计算方法研究 [J], 孙传伟
5.弹射救生高速气流吹袭防护气动特性数值模拟 [J], 魏涛;张大林
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基于Adams的弹射座椅运动仿真分析作者：闵婕来源：《科技创新导报》 2013年第26期闵婕（中航工业航宇救生装备有限公司应用技术部襄阳 441003）摘?要：针对某型火箭弹射座椅稳定杆结构及伞箱射伞方式改变的状况，存在着射伞过程中伞系统与稳定杆产生干扰的风险。

本文采用多体动力学分析软件对射伞过程中伞系统与稳定杆的空间运动轨迹进行仿真，从而判断射伞过程中伞系统是否会与稳定杆发生干扰，为该型座椅的设计提供技术支持。

关键词：多体运动仿真模型柔性体建模轨迹中图分类号:V244.212文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)09(b)-0061-05某型火箭弹射座椅（以下简称A型座椅）是与新一代飞机配套研制的新型座椅，采用了多项新产品、新技术，其采用的新型射伞机构将伞箱沿与弹射轴线成一定夹角向后上方射出，从而缩短伞系统拉直时间，有利于提高座椅性能。

A型座椅并非第一个采用稳定杆和射伞箱方式的座椅，之前的B型座椅也采用了类似方式，并且在射伞过程中未发现伞系统与稳定杆产生干扰的现象。

但由于A型座椅与B型座椅在稳定杆结构及射伞箱角度（A型座椅比B型座椅两个稳定杆前端轴心距减少了300?mm以上，且其射伞机构将伞箱沿与弹射轴线成一定夹角向后上方射出，而B型座椅将伞箱沿弹射轴线射出）等方面发生了变化，为了判断A型座椅射伞过程中伞系统（含操纵带、伞绳和伞衣）与稳定杆是否发生干扰，需要对伞系统和稳定杆的运动情况进行仿真研究。

对于该文所述的干扰问题，可以采用两种方法进行探讨。

其一是试验的方法，就是采用真实的弹射试验方法，并在不同弹射速度情况下进行试验考核；其二是仿真的方法，就是建立仿真模型和仿真环境，进行仿真测试。

由于试验费用昂贵、耗费时间长，而且试验需要规定比较多的限定条件，会限制试验结果的应用，而仿真的方法既经济又高效，并且在仿真测试方面，可以复现仿真环境，从而为设计产品的改进或维护提供可靠的数据。

对于弹射座椅这类复杂的产品，仿真的作用体现在从设计到样品试制直到产品性能测试等各个阶段，运用仿真手段可以评估设计方案、优化设计参数、提高座椅性能，从而为设计提供技术支持，达到缩短研制周期，降低费用,提高质量的目的。

飞机座椅结构强度计算
王建邦
【期刊名称】《西飞科技》
【年(卷),期】1997(000)001
【摘要】根据试验结果并参考国外有关资料，对飞机座椅严重载荷情况时的结构受力进行分析，给出了一套行之有效，简单易用的计算方法；同时，针对强度设计过程中要考虑的主要问题进行了论述。

【总页数】4页(P18-21)
【作者】王建邦
【作者单位】设计部
【正文语种】中文
【中图分类】V223.1
【相关文献】
1.军用飞机弹射座椅惯量计算 [J], 邱义芬;袁修干;楼正林;吴运钧
2.基于Excel的飞机舱门结构强度自动化计算技术 [J],
3.基于Excel的飞机舱门结构强度自动化计算技术 [J], 张友坡; 凌和锋
4.一种厢式车后排座椅三点式安全带固定结构强度设计 [J], 秦轩辕;王秋锋;李广府
5.深基坑工程技术讲座(16)第十六讲挡土支护结构强度计算(下1)——多支点柔性挡土支护结构强度计算 [J], 沈保汉
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飞行员弹射救生座椅轨迹测试系统研究唐瑞【摘要】火箭橇试验作为弹射救生座椅性能检测的重要手段,贯穿于弹射救生产品的设计、研发、产品定型及产品交付的全过程.在试验中,弹射座椅的轨迹测试数据是评判产品性能的重要指标.本文通过对倒北斗导航系统的原理分析及试验搭载,将其引入到弹射座椅的火箭橇试验中,去弥补现有光学轨迹测试手段的不足,从而提高轨迹测试的精度.%The rocket sled test is an important method for the performance test of the ejection lifesaving seat, which runs through the whole process of design, research and development, product configuration and product delivery. In the experiment, the trajectory data of ejection seat is an important index to judge the performance of the product. This paper through the principle analysis and test on the back is equipped with the Beidou navigation system, introduced to the rocket sled test ejection seat, to make up for the deficiency of existing optical track testing method, so as to improve the precision of trajectory test.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)016【总页数】2页(P34,15)【关键词】火箭橇;倒北斗导航;轨迹测试【作者】唐瑞【作者单位】航宇救生装备有限公司试验部,湖北襄阳,441003【正文语种】中文国内、外大型试验基地主要使用电影经纬仪或光电经纬仪对运动目标进行轨迹测量，电影经纬仪是指跟踪测量飞行器飞行轨迹的光学测量仪器，由摄影机与经纬仪相结合，能测量目标的方位角和俯仰角，主要用于飞机、火箭和航天器的轨迹测量和起飞、着陆与飞行实况的影像记录。

某型火箭弹射座椅双座弹射干扰研究吴铭;吴亮;闵婕【摘要】This article uses a certain type of ejection escape device as an example, adopts the calculation method of six degrees of freedom and simulates and calculates its various state trajectory. Through researching on the effect of different motion parameters on the interference,it points out the research conclusion how to avoid the interference.%以某型飞机弹射救生装置为例,采用六自由度计算方法,仿真计算其各种不同状态下的运动轨迹,并通过研究不同运动参数对干扰的影响,给出了如何避免干扰的研究结论.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2012(041)005【总页数】3页(P170-171,186)【关键词】六自由度;双座弹射;运动性能;干扰研究【作者】吴铭;吴亮;闵婕【作者单位】航宇救生装备有限公司,湖北襄阳441003;航宇救生装备有限公司,湖北襄阳441003;航宇救生装备有限公司,湖北襄阳441003【正文语种】中文【中图分类】TP391.721 研究目的某飞机采用串列双座式座舱布局，前后座舱各安装一台火箭弹射座椅，两台座椅与一套指令弹射系统组成该飞机的弹射救生装置。

该指令弹射系统在双态工作模式下，后舱座椅(后椅)先弹射，前舱座椅(前椅)延迟0.9 s～1.2 s后再弹射，后椅向左发散，前椅不发散。

不论是时间延迟还是发散，均是为了避免双座之间的运动干扰。

本文的目的是研究在不同的控制参数情况下，飞机平飞时前后座飞行员弹射后的运动轨迹，以判断双座之间的干扰情况，为弹射救生系统的研制提供依据。